圖像處理方法和圖像處理設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種圖像處理方法和圖像處理設(shè)備。該圖像處理設(shè)備用于對由X射線攝像系統(tǒng)拍攝的圖像進(jìn)行色調(diào)轉(zhuǎn)換，該圖像處理設(shè)備提取用作圖像基準(zhǔn)的基準(zhǔn)區(qū)域，并且如果存在圖像變化，則進(jìn)行色調(diào)轉(zhuǎn)換，從而在所提取的基準(zhǔn)區(qū)域中抑制由圖像變化所引起的對比度變化，并且在其它區(qū)域中反映該對比度變化。
【專利說明】圖像處理方法和圖像處理設(shè)備
[0001]本申請是申請日為2010年6月28日、申請?zhí)枮?01010212301.2、發(fā)明名稱為“圖
像處理方法和圖像處理設(shè)備”的申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種用于將X射線圖像變換為具有最佳色調(diào)的輸出圖像的X射線圖像處理方法。更具體地，本發(fā)明涉及用于創(chuàng)建色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線以限定輸出圖像的對比度的圖像處理方法(即，色調(diào)映射(tone-mapping)方法)和圖像處理設(shè)備，其中，所創(chuàng)建的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線至少部分包含前一圖像的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線。
【背景技術(shù)】
[0003]對于X射線圖像，已經(jīng)提出了各種類型的色調(diào)轉(zhuǎn)換，以提高輸入X射線圖像的輸出版本，從而力圖提高醫(yī)生的診斷能力。進(jìn)行用于最優(yōu)化X射線圖像的觀察區(qū)域的色調(diào)轉(zhuǎn)換，以提高醫(yī)生的診斷能力。為了進(jìn)行該最優(yōu)化，已經(jīng)提出了從X射線圖像中提取相對于噪聲和運(yùn)動(dòng)具有更高魯棒性的觀察區(qū)域。已經(jīng)使用S形函數(shù)作為色調(diào)曲線以最優(yōu)化該區(qū)域的輸出圖像。當(dāng)拍攝X射線圖像作為(由幀序列組成的)運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)，還需要考慮這些幀之間的對比度變化并使其穩(wěn)定。由于X射線變化以及被攝體變化，因而引起幀之間的對比度變化。X射線變化是指即使在恒定攝像條件下也產(chǎn)生的X射線的量的變化、以及由于X射線操作或控制引起的攝像條件的變化。例如，被攝體變化可以是指肺野由于呼吸而移入和移出攝像區(qū)域，或者是指注入造影劑。
[0004]迄今為止，已通過使X射線更穩(wěn)定來應(yīng)對由X射線的量的差異所引起的幀之間的對比度變化。另一方面，已通過分析被攝體的方法或通過控制色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線來應(yīng)對被攝體變化。
[0005]分析被攝體的示例方法包括涉及根據(jù)輸入圖像的像素值創(chuàng)建直方圖、提取最小值和最大值并在時(shí)間方向上對這些值進(jìn)行濾波的方法(例如，參見日本專利3334321)。在時(shí)間方向上對最小值和最大值進(jìn)行濾波使得能夠抑制對對比度變化的靈敏度并使其穩(wěn)定。
[0006]用于控制色調(diào)轉(zhuǎn)換的示例方法包括涉及通過分析輸入圖像檢測場景變化、并基于場景變化所需的時(shí)間將新創(chuàng)建的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線與過去的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線進(jìn)行合成的方法(例如，參見日本專利4050547)。根據(jù)該方法，可以通過在時(shí)間方向上對色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線進(jìn)行濾波來抑制對對比度變化的靈敏度并使其穩(wěn)定。
[0007]然而，上述傳統(tǒng)技術(shù)中存在有以下問題。即使通過對直方圖的最小值和最大值(表示特別暗和特別亮的區(qū)域的最小值和最大值)進(jìn)行濾波來抑制圖像整體的對比度變化，也不能抑制正被注視觀察的區(qū)域中的變化，并且(諸如正在使用輸出圖像進(jìn)行診斷的醫(yī)生等的)用戶敏銳地感受到該狀況。響應(yīng)于此而抑制觀察區(qū)域中的變化的嘗試導(dǎo)致了飽和和限幅，這是因?yàn)椴荒芊从尺\(yùn)動(dòng)圖像中的對比度變化并且不能創(chuàng)建最適于輸入幀的輸出圖像。
[0008]期望一種在反映圖像整體的對比度變化的同時(shí)抑制正被注視觀察的區(qū)域中的對比度變化的方法。此外，存在如下多種情況:在圖像序列內(nèi)基于場景變化所需的時(shí)間來控制色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線的情況下，期望與該場景變化所需的時(shí)間無關(guān)地控制對比度變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]期望提供在通過抑制運(yùn)動(dòng)圖像的閃爍獲得穩(wěn)定色調(diào)的同時(shí)針對(一系列幀或構(gòu)成運(yùn)動(dòng)圖像的圖像內(nèi)的)各運(yùn)動(dòng)圖像幀獲得最佳色調(diào)的設(shè)備和方法。還期望提供在創(chuàng)建沒有感覺不自然的觀察區(qū)域的圖像的同時(shí)反映(即，考慮)每一幀的對比度變化的設(shè)備和方法。期望提供在具有不同亮度或?qū)Ρ榷鹊燃壍囊幌盗袝r(shí)序幀或同步幀中、或者甚至在具有使觀察者不能辨別具有較低對比度等級的其它低亮度區(qū)域的高亮度區(qū)域的單個(gè)圖像中獲得最佳色調(diào)的設(shè)備和方法。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種圖像處理方法，用于對由X射線攝像系統(tǒng)所生成的圖像序列的圖像進(jìn)行色調(diào)轉(zhuǎn)換，所述圖像處理方法包括:提取步驟，用于從所述圖像序列的第二圖像中提取在所述圖像序列的圖像中用作基準(zhǔn)區(qū)域的區(qū)域；以及色調(diào)轉(zhuǎn)換步驟，用于在相對于所述圖像序列中的第一圖像在所述第二圖像中存在對比度變化的情況下，對所述第二圖像進(jìn)行色調(diào)轉(zhuǎn)換，從而在所述基準(zhǔn)區(qū)域中抑制在所述第一圖像和所述第二圖像之間產(chǎn)生的對比度變化，并且在所述基準(zhǔn)區(qū)域以外的區(qū)域中反映所述對比度變化。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種圖像處理設(shè)備，用于對由X射線攝像系統(tǒng)所生成的圖像序列的圖像進(jìn)行色調(diào)轉(zhuǎn)換，所述圖像處理設(shè)備包括:提取部件，用于從所述圖像序列的第二圖像中提取在所述圖像序列的圖像中用作基準(zhǔn)區(qū)域的區(qū)域；以及色調(diào)轉(zhuǎn)換部件，用于在相對于所述圖像序列中的第一圖像在所述第二圖像中存在對比度變化的情況下，對所述第二圖像進(jìn)行色調(diào)轉(zhuǎn)換，從而在所述基準(zhǔn)區(qū)域中抑制所述對比度變化，并且在所述基準(zhǔn)區(qū)域以外的區(qū)域中反映所述對比度變化。
[0012]通過以下(參考附圖)對典型實(shí)施例的說明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)的示例的框圖。
[0014]圖2是示出圖1所示的圖像處理單元104的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的框圖。
[0015]圖3A和圖3B示出兩個(gè)X射線圖像幀中的像素值的直方圖。
[0016]圖4A和圖4B示出合成色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線的特性。
[0017]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的反饋系數(shù)的圖。
[0018]圖6是示出第一實(shí)施例中的圖像處理的流程圖。
[0019]圖7A和圖7B是示出基準(zhǔn)區(qū)域中的合成色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線和反饋系數(shù)的圖。
[0020]圖8是示出基于反饋系數(shù)對色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線進(jìn)行合成的處理的示意圖。
[0021]圖9是示出第二實(shí)施例中的圖像處理的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下文中，將參考附圖詳細(xì)說明用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。在實(shí)施例中，將說明用于創(chuàng)建如下圖像的方法，在該圖像中，通過將正被觀察的區(qū)域的反饋系數(shù)設(shè)置為大值而在該正被觀察的區(qū)域中抑制對對比度變化的靈敏度，并且通過將剩余區(qū)域的反饋系數(shù)設(shè)置為小值而在該剩余區(qū)域中反映(即，考慮)對比度變化?！胺从场钡暮x是指在非基準(zhǔn)區(qū)域中以某種方式識別到對比度變化。例如，如果顯示處理完成，則顯示對比度變化，因此在該顯示中反映已出現(xiàn)的對比度變化。另一方面，如果沒有進(jìn)行完整的顯示處理并且僅進(jìn)行沒有引起顯示的內(nèi)部處理，則計(jì)算對比度變化，并且在合成色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線的處理中考慮該對比度變化。
[0023]首先，將使用圖1說明根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)的示例。圖1所示的示例是在個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)上實(shí)現(xiàn)圖像處理設(shè)備的情況下的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，圖像處理設(shè)備100包括:中央處理單元，即CPUlOl ;只讀存儲(chǔ)器，即R0M102 ;隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，即RAM103 ;圖像處理單元104 ;硬盤驅(qū)動(dòng)器，即HDD105 ;輸入/輸出接口，即輸入/輸出I/F106 ;以及網(wǎng)絡(luò)接口，即網(wǎng)絡(luò)I/F107。組件101?107經(jīng)由系統(tǒng)總線108相連接。CPUlOl根據(jù)存儲(chǔ)在R0M102和HDD105等中的計(jì)算機(jī)程序來控制整體設(shè)備。R0M102是存儲(chǔ)啟動(dòng)程序和控制數(shù)據(jù)等的存儲(chǔ)器。RAM103是當(dāng)CPUlOl執(zhí)行處理時(shí)對程序進(jìn)行展開的、且定義有各種表和工作區(qū)等的存儲(chǔ)器。
[0024]圖像處理單元104對輸入X射線圖像進(jìn)行(稍后詳述的)色調(diào)轉(zhuǎn)換等的圖像處理。在圖1中，將圖像處理單元104實(shí)現(xiàn)為專用圖像處理板，但是還可以實(shí)現(xiàn)為軟件模塊。換句話說，可以根據(jù)目的來適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)圖像處理單元104。HDD105存儲(chǔ)操作系統(tǒng)(OS)和應(yīng)用程序軟件等。輸入/輸出I/F106是與顯示器等的輸出設(shè)備和鍵盤或鼠標(biāo)等的輸入設(shè)備的接口。網(wǎng)絡(luò)I/F107是與局域網(wǎng)(LAN)等的外部網(wǎng)絡(luò)的接口。
[0025]圖像處理單元104連接至X射線攝像系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)140。該網(wǎng)絡(luò)140可以包括控制局域網(wǎng)(control area network, CAN),或者可以包括光纖。X射線生成設(shè)備110、醫(yī)療監(jiān)視器120和X射線傳感器(平面檢測器)130連接至網(wǎng)絡(luò)140。此外，影像存檔和通信系統(tǒng)(picture archiving and communication system, PACS)和用于存儲(chǔ) X 射線圖像的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備內(nèi)置(intra-modality)硬盤設(shè)備也可以連接至網(wǎng)絡(luò)140?？梢酝ㄟ^將命令從圖像處理單元104發(fā)出至X射線攝像系統(tǒng)中的X射線生成設(shè)備110或發(fā)出至X射線攝像系統(tǒng)中的X射線傳感器130來控制被攝體的攝像。
[0026]接著，將使用圖2來說明圖1所示的圖像處理單元104的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖像處理單元104包括圖像輸入單元201、色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線計(jì)算單元202、基準(zhǔn)區(qū)域提取單元203、色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線合成單元204、色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線存儲(chǔ)單元205、色調(diào)轉(zhuǎn)換單元206、以及圖像輸出單元207。圖像輸入單元201輸入要處理的X射線圖像，并且進(jìn)行(稍后所述的)色調(diào)轉(zhuǎn)換的處理之前所需的處理。這里，所需的處理例如包括校正X射線傳感器特性或校正系統(tǒng)特性。圖像輸入單元201還根據(jù)需要進(jìn)行用以抑制隨機(jī)噪聲的處理和圖像增強(qiáng)。
[0027]色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線計(jì)算單元202計(jì)算用于對由圖像輸入單元201處理后的X射線圖像進(jìn)行色調(diào)轉(zhuǎn)換的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線?；鶞?zhǔn)區(qū)域提取單元203提取色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線合成單元204在對色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線進(jìn)行合成時(shí)所參考的“要被注視觀察的區(qū)域”。色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線合成單元204對前一幀的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線和當(dāng)前幀的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線進(jìn)行合成。色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線存儲(chǔ)單元205保存由色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線合成單元204合成后的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線。該色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線存儲(chǔ)單元205可以位于RAM103中。
[0028]色調(diào)轉(zhuǎn)換單元206使用由色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線合成單元204合成后的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線，對輸入X射線圖像進(jìn)行色調(diào)轉(zhuǎn)換。圖像輸出單元207對處理后的圖像進(jìn)行所需的處理，并且將該圖像輸出到醫(yī)療監(jiān)視器120或硬盤設(shè)備等。這里，“所需的處理”例如可以包括監(jiān)視器伽瑪轉(zhuǎn)換或幾何轉(zhuǎn)換等。
[0029]將使用圖3A和圖3B以及圖4A和圖4B來說明上述結(jié)構(gòu)中的圖像處理單元104的具體處理。圖3A是X射線圖像序列的第N-1個(gè)圖像或幀中的像素值的直方圖?！靶蛄小钡暮x是指按時(shí)間順序拍攝的幀序列或者同時(shí)拍攝的多個(gè)幀。另外可選地，幀序列可以是從單個(gè)X射線圖像提取出的多個(gè)幀，其中該多個(gè)幀對于圖像中的像素具有不同的亮度或強(qiáng)度等級。例如，如果正被X射線照射的被攝體在曝光至X射線期間發(fā)生移動(dòng)，則可以有效地從圖像中提取具有不同強(qiáng)度等級的幀序列。
[0030]圖3A的點(diǎn)劃線表示對于該直方圖的最佳或線性色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線。這里，“最佳”是指直方圖范圍分布在整個(gè)輸出范圍上。如稍后所述，輸出范圍是構(gòu)成作為圖像輸出單元207的輸出的圖像的像素值的范圍，并且可以缺少輸入像素的最大值和最小值。
[0031]圖3B是X射線圖像序列的第N個(gè)幀中的像素值的直方圖。從圖3A和圖3B可以看出，由于被攝體變化或造影劑的注入等引起的可應(yīng)用輸入像素值的變化，因而相對于第N-1個(gè)幀，沿著X軸(輸入像素值)的直方圖的范圍在第N個(gè)幀中改變。因?yàn)檩斎胂袼刂档姆秶蕾囉赬射線傳感器130所接收到的光的亮度，因此與如上所述的X射線變化相比，輸入像素值的范圍的變化更可能是由被攝體變化引起的。該直方圖的最佳或線性色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線如由雙點(diǎn)劃線所示。注意，在圖3A和圖3B中，附圖標(biāo)記301表示正被注視觀察的內(nèi)臟等的區(qū)域。
[0032]這里，通過色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線的傾斜度(gradient)來確定各幀的對比度。當(dāng)從第N_1個(gè)幀改變?yōu)榈贜個(gè)幀時(shí)，作為考慮了正被X射線照射的被攝體的亮度變化的結(jié)果，色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線的傾斜度降低，并且對比度減小。通過“考慮”第N-1個(gè)幀和第N個(gè)幀之間的被攝體的變化，理解了一些替代方案。比較圖3A和圖3B，第N-1個(gè)圖像的最大和最小輸入像素值(即，具有極少出現(xiàn)的低值和高值的輸入像素值)不存在?？赡芤?yàn)槿鄙僭煊皠┑鹊母邔Ρ榷缺粩z體或者因?yàn)閄射線傳感器130的設(shè)置，原本就不存在這些值，或者可能在圖像處理期間將(亮度或強(qiáng)度)像素值鉗位在特定閾值之間。例如，可以對該閾值進(jìn)行設(shè)置，以去除由金屬移植引起的特別亮的片或暗片。然而，正是由于拍攝了圖像并對其進(jìn)行處理，因而本實(shí)施例的結(jié)果是對于第一圖像(N-1)，輸出像素值相對于輸入像素值的傾斜度與對于第二圖像(N)的傾斜度相比更陡，其中第二圖像沒有考慮到所有輸入像素值(即，甚至沒有考慮具有較高值和較低值的像素)。
[0033]由此，在圖4A所示的傳統(tǒng)技術(shù)中，通過對第N-1和第N個(gè)幀的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線取平均，來創(chuàng)建合成色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線(實(shí)線)。實(shí)際進(jìn)行該取平均的方式是將圖3B的直方圖中的最大和最小像素值反饋至圖像輸入單元201，并且針對第N個(gè)圖像的輸出考慮這些值而進(jìn)行取平均。
[0034]然而，即使利用由實(shí)線示出的該合成色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線，正被注視觀察的區(qū)域401中的圖像閃爍也是明顯的。
[0035]由此，如圖4B所示，通過對合成色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線進(jìn)行加權(quán)以使其更近似接近于正被注視觀察的區(qū)域401中的第N-1個(gè)幀的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線，在該區(qū)域401中維持第N-1個(gè)幀的對比度。因此，對于觀察者來說，該區(qū)域中的較不明顯的對比度更加可見。此外，通過對合成色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線進(jìn)行加權(quán)以使得隨著相對注視觀察的區(qū)域401的距離增加而接近第N個(gè)幀的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線，在該區(qū)域401之外的區(qū)域中顯示第N個(gè)幀的對比度。這樣，在注視觀察的區(qū)域之外的區(qū)域中可以看見諸如由造影劑所引起的對比度的較大的極值。
[0036]可以通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)以上操作:獲得第N-1個(gè)幀中的多個(gè)像素的對比度值；獲得第N個(gè)幀中的多個(gè)像素的對比度值；以及有效地生成如下的第三幀，其中，該第三幀在其基準(zhǔn)區(qū)域中包含第N-1個(gè)幀的多個(gè)像素的對比度值，并且在該基準(zhǔn)區(qū)域以外的區(qū)域中包含第N個(gè)幀的多個(gè)像素的對比度值。然而，為了獲得基準(zhǔn)區(qū)域和基準(zhǔn)區(qū)域之外的區(qū)域的對比度值之間的平滑轉(zhuǎn)變，優(yōu)選在第三幀中具有如下色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線，其中，該色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線沒有精確地與基準(zhǔn)區(qū)域中的第N-1個(gè)幀的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線相同，而是接近該基準(zhǔn)區(qū)域中的第N-1個(gè)幀的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線；并且沒有精確地與基準(zhǔn)區(qū)域之外的第N個(gè)幀的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線相同，而是接近該基準(zhǔn)區(qū)域之外的第N個(gè)幀的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線，在兩個(gè)對比度值傾斜度之間逐漸彎曲。這可以通過將第N-1和第N個(gè)幀的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線的(如圖4A中的實(shí)線所示的)平均值乘以用于對第三幀的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線進(jìn)行期望調(diào)整的第三曲線(圖5中的點(diǎn)線)來進(jìn)行。該第三曲線已知為反饋系數(shù)α。
[0037]更具體地，如圖5所示，對反饋系數(shù)α進(jìn)行設(shè)置。這里，對反饋系數(shù)α進(jìn)行設(shè)置，從而當(dāng)將該反饋系數(shù)α乘以第N-1和第N個(gè)幀的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線的平均值時(shí)，如圖4Β所示，α的值越大，由此得到的合成色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線接近第N-1個(gè)幀的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線，且α的值越小，由此得到的合成色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線接近第N個(gè)幀的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線。稍后將進(jìn)一步說明該反饋系數(shù)α。因此，可以抑制正被注視觀察的區(qū)域401中的圖像閃爍，并且反映圖像整體的對比度變化。
[0038]通過色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線計(jì)算單元202來選擇反饋系數(shù)α，以使得由此得到期望的色調(diào)曲線。優(yōu)選地該反饋系數(shù)α在基準(zhǔn)區(qū)域(正被注視觀察的區(qū)域)處具有最大值，并且在該區(qū)域之外具有最小值。以下將詳細(xì)進(jìn)行說明。
[0039]第一實(shí)施例
[0040]將使用圖6來說明第一實(shí)施例中用以從X射線攝像系統(tǒng)獲取X射線圖像并對該X射線圖像進(jìn)行色調(diào)轉(zhuǎn)換的圖像處理。首先，通過圖像輸入單元201從X射線攝像系統(tǒng)輸入要經(jīng)過色調(diào)轉(zhuǎn)換的X射線圖像(S601)。接著，進(jìn)行考慮到X射線傳感器130的特性和X射線攝像系統(tǒng)的特性的校正，作為預(yù)處理(S602)。對X射線傳感器130的特性的校正可以包含進(jìn)行偏移校正或缺陷校正等。對X射線攝像系統(tǒng)的特性的校正可以包含進(jìn)行調(diào)制傳遞函數(shù)(modulation transfer function,MTF)改善或網(wǎng)格線(grid line)校正等。另外，除了校正X射線傳感器130的特性和系統(tǒng)特性以外，還可以根據(jù)需要進(jìn)行用于抑制隨機(jī)噪聲或系統(tǒng)噪聲的噪聲抑制處理以及用于增強(qiáng)邊緣的增強(qiáng)處理等。
[0041]這里，預(yù)處理后的X射線圖像是原始圖像。然后，進(jìn)行場景變化檢測(S603)。這里，場景變化是指正被X射線照射的被攝體變化或正被注視觀察的觀察區(qū)域在幀之間變化。在圖像的輝度由于X射線操作等導(dǎo)致不穩(wěn)定的情況下，也檢測到場景變化。關(guān)于檢測方法，如果整個(gè)圖像的平均輝度超過預(yù)定閾值，或者如果X射線管電壓或管電流的變化超過預(yù)定閾值，則檢測到場景變化。這里，如果存在場景變化，則處理直接進(jìn)入S607。另一方面，如果不存在場景變化，則處理進(jìn)入S604，并且通過基準(zhǔn)區(qū)域提取單元203從原始圖像提取被攝體區(qū)域。
[0042]在S604中，首先，從原始圖像中檢測照射野(treatment field)以外的或不存在被攝體的區(qū)域，并且將剩余區(qū)域識別為被攝體區(qū)域。用于識別照射野的方法包括涉及得到輪廓并計(jì)算微分值的方法以及使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法。另一方面，用于檢測不存在被攝體的區(qū)域的方法可以涉及創(chuàng)建像素值的直方圖并基于像素的輝度值進(jìn)行檢測。因此，可以使用這些方法提取被攝體區(qū)域。除進(jìn)行照射野以外的以及不存在被攝體的區(qū)域的檢測之外，在根據(jù)需要去除由于被攝體中的移植金屬等而引起的圖像中的假象(artefact)之后，可以進(jìn)行被攝體區(qū)域的識別?？梢酝ㄟ^示出移植金屬或其它反射/高密度材料的區(qū)域中的像素的高輝度值來確定這類假象。因此，可以提取直方圖中的非常亮的像素值，以去除這些種類的圖像假象。因此，基于像素輝度的提取處理可以產(chǎn)生圖3A所示的直方圖形狀。
[0043]接著，基于所提取的被攝體區(qū)域來提取基準(zhǔn)區(qū)域(S605)。這里，基準(zhǔn)區(qū)域是要被注視觀察的區(qū)域301、401?？梢允褂弥T如內(nèi)臟的圖像形式的表現(xiàn)等的解剖學(xué)要素來指定該基準(zhǔn)區(qū)域。在第一實(shí)施例中，使用攝像區(qū)域信息(即，與圖像中的期望區(qū)域有關(guān)的信息)來指定解剖學(xué)要素。創(chuàng)建表示被攝體區(qū)域的像素值的直方圖，并且基于攝像區(qū)域信息和直方圖的形狀來確定基準(zhǔn)區(qū)域。例如，在對腹部區(qū)域進(jìn)行攝像的情況下，可以將該區(qū)域大體地劃分為腸、腸以外的臟器、骨頭、以及其它區(qū)域。因此，將自動(dòng)判別分析應(yīng)用于直方圖，以將該直方圖劃分為四個(gè)區(qū)域，并將上述的各解剖學(xué)結(jié)構(gòu)分配至區(qū)域。將分配給在本示例中作為最受關(guān)注的區(qū)域的腸的直方圖范圍確定為基準(zhǔn)區(qū)域。
[0044]注意，當(dāng)提取基準(zhǔn)區(qū)域時(shí)，除了上述定義的解剖學(xué)要素以外，還可以使用攝像技術(shù)信息(即，與攝像技術(shù)有關(guān)的信息)。在這種情況下，創(chuàng)建表示被攝體區(qū)域的像素值的直方圖，并且基于攝像技術(shù)信息和直方圖的形狀來確定該基準(zhǔn)區(qū)域。例如，在進(jìn)行腎血管造影(renal angiography)的攝像技術(shù)的情況下,可以將該區(qū)域大體地劃分為腎血管、腎臟、腎臟以外的臟器、以及其它區(qū)域。因此，將自動(dòng)判別分析應(yīng)用于該直方圖，以將該直方圖劃分為五個(gè)區(qū)域，并將各解剖學(xué)結(jié)構(gòu)分配至區(qū)域。因?yàn)樵摶鶞?zhǔn)區(qū)域依賴于所使用的攝像技術(shù)(在這種情況下為腎血管造影術(shù))，因此該基準(zhǔn)區(qū)域被確定為與血管造影術(shù)有關(guān)的區(qū)域。因此，接著將分配給作為在血管造影術(shù)中最受關(guān)注的區(qū)域的腎血管和腎臟的直方圖范圍確定為基準(zhǔn)區(qū)域。
[0045]可選地，當(dāng)提取基準(zhǔn)區(qū)域時(shí)，可以使用統(tǒng)計(jì)學(xué)要素。例如，創(chuàng)建直方圖作為統(tǒng)計(jì)學(xué)要素，并且在該直方圖內(nèi)，可以將累積直方圖的40%和60%的位置之間的區(qū)域確定為基準(zhǔn)區(qū)域?？蛇x地，可以將直方圖范圍自身的40%和60%的位置之間的區(qū)域確定為基準(zhǔn)區(qū)域。
[0046]按照如下說明當(dāng)提取基準(zhǔn)區(qū)域時(shí)所使用的統(tǒng)計(jì)學(xué)要素的示例。可以使用包含被攝體區(qū)域的中心的預(yù)定ROI (region of interest,關(guān)注區(qū)域)作為統(tǒng)計(jì)學(xué)要素。例如,對包含被攝體區(qū)域的中心的N*N矩形ROI進(jìn)行設(shè)置，并計(jì)算ROI內(nèi)的像素值的直方圖。將ROI內(nèi)的直方圖的累積直方圖的40%和60%的位置之間的區(qū)域確定為基準(zhǔn)區(qū)域?？蛇x地，以上述ROI中的平均值作為基準(zhǔn)區(qū)域的中心像素，并基于基準(zhǔn)區(qū)域的中心像素，可以將規(guī)定像素范圍確定為基準(zhǔn)區(qū)域。
[0047]接著，針對所獲得的基準(zhǔn)區(qū)域計(jì)算反饋系數(shù)(S606)。如圖5所示，該反饋系數(shù)可以是反饋系數(shù)在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)達(dá)到其最大值的函數(shù)。具體地，可以通過諸如以下等式I等的三次函數(shù)來近似該反饋系數(shù)，其中，amin是反饋系數(shù)的最小值，X是針對相應(yīng)點(diǎn)處的反饋系數(shù)的當(dāng)前像素值，Xmax是原始圖像中的最大像素值，并且Xbasis是反饋系數(shù)在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)達(dá)到其最大值處的原始圖像的像素值。k是依賴于與基準(zhǔn)區(qū)域的距離的加權(quán)系數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種由圖像處理設(shè)備執(zhí)行的圖像處理方法，所述圖像處理設(shè)備用于對由X射線攝像系統(tǒng)所生成的圖像執(zhí)行色調(diào)轉(zhuǎn)換，所述圖像處理方法包括: 設(shè)置步驟，用于設(shè)置所述圖像的要用作基準(zhǔn)的基準(zhǔn)區(qū)域； 合成步驟，用于通過對前一圖像的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線和當(dāng)前圖像的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線進(jìn)行合成，生成合成色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線以抑制所述基準(zhǔn)區(qū)域的對比度變化；以及 色調(diào)轉(zhuǎn)換步驟，用于基于所述合成色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線對所述圖像進(jìn)行色調(diào)轉(zhuǎn)換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理方法，其中，還包括: 第一獲得步驟，用于獲得所述前一圖像中的多個(gè)像素的對比度值；以及 第二獲得步驟，用于獲得所述當(dāng)前圖像中的多個(gè)像素的對比度值， 其中，所述色調(diào)轉(zhuǎn)換步驟包括生成如下第三圖像，其中，所述第三圖像在所述基準(zhǔn)區(qū)域中的對比度值接近所述前一圖像中的多個(gè)像素的對比度值，并且所述第三圖像在所述基準(zhǔn)區(qū)域以外的區(qū)域中的對比度值接近所述當(dāng)前圖像中的多個(gè)像素的對比度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像處理方法，其中，生成所述第三圖像的步驟包括: 獲得所述前一圖像的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線的步驟； 計(jì)算步驟，用于計(jì)算所述當(dāng)前圖像的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線； 其中，所述合成步驟基于反饋系數(shù)α對所述前一圖像的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線和所述當(dāng)前圖像的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線進(jìn)行合成，以獲得合成色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線，從而生成所述第三圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像處理方法，其中，所述反饋系數(shù)α包括依賴于與所述基準(zhǔn)區(qū)域中的像素值之間的差異程度進(jìn)行加權(quán)的乘數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像處理方法，其中，根據(jù)以下等式計(jì)算所述反饋系數(shù)α:
X ( Xbasis: α =k1x3+k2x2+k3x+ a min
x>xbasis: α =ki (Xmax-X) 3+k2 (Xmax-X) 2+k3 (Xmax-X) + a min， 其中，X是輸入像素值，Xbasis是所述基準(zhǔn)區(qū)域中的中間像素值，Xfflax是原始圖像中的最大像素值，a min是最小反饋系數(shù)值，以及kp k2、k3是根據(jù)X與Xbasis之間的差異程度進(jìn)行加權(quán)的加權(quán)系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理方法，其中， 所述合成步驟基于反饋系數(shù)α對所述前一圖像的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線和所述當(dāng)前圖像的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線進(jìn)行合成，其中，與針對所述基準(zhǔn)區(qū)域以外的區(qū)域的反饋系數(shù)相比，針對所述基準(zhǔn)區(qū)域的反饋系數(shù)被設(shè)置為較大的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理方法，其中，所述基準(zhǔn)區(qū)域是包含所關(guān)注的解剖學(xué)區(qū)域的圖像的圖像區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理方法，其中，通過攝像區(qū)域信息或攝像技術(shù)信息來確定所述基準(zhǔn)區(qū)域的位置。
9.一種圖像處理設(shè)備，用于對由X射線攝像系統(tǒng)所生成的圖像進(jìn)行色調(diào)轉(zhuǎn)換，所述圖像處理設(shè)備包括: 設(shè)置部件，用于設(shè)置所述圖像的要用作基準(zhǔn)的基準(zhǔn)區(qū)域； 合成部件，用于通過對前一圖像的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線和當(dāng)前圖像的色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線進(jìn)行合成，生成合成色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線以抑制所述基準(zhǔn)區(qū)域的對比度變化；以及 色調(diào)轉(zhuǎn)換部件，用于基于所述合成色調(diào)轉(zhuǎn)換曲線對所述圖像進(jìn)行色調(diào)轉(zhuǎn)換。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像處理設(shè)備，其中，還包括: 獲得部件，用于獲得所述前一圖像中的多個(gè)像素的對比度值，并且獲得所述當(dāng)前圖像中的多個(gè)像素的對比度值， 其中，所述色調(diào)轉(zhuǎn)換部件用于生成如下第三圖像，其中，所述第三圖像在所述基準(zhǔn)區(qū)域中的對比度值接近所述前一圖像中的多個(gè)像素的對比度值，并且所述第三圖像在所述基準(zhǔn)區(qū)域以外的區(qū)域中的對比度 值接近所述當(dāng)前圖像中的多個(gè)像素的對比度值。
【文檔編號】G06T5/00GK103544684SQ201310478506
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2009年6月26日
【發(fā)明者】近江裕行 申請人:佳能株式會(huì)社